论文部分内容阅读
吸波材料在军用及民用领域有着广泛的应用,已经成为各国军事装备隐身和民用防电磁辐射等技术领域研究的热点。在众多的吸波材料中,铁氧体和金属粉末吸收剂由于具有较好的性能和较低的成本往往是其中的主要吸波成分。随着隐身技术和雷达技术的发展,对吸波材料提出了更高的要求,传统吸收剂或单一吸收剂很难满足要求。具有壳-核式结构的复合粒子兼有壳层和核层材料的性能,本文在前人研究的基础上以羰基铁粉为主要吸收剂,用化学沉淀法和化学镀法对羰基铁粉进行表面包覆改性,制备出壳-核式结构的复合吸收剂,并对其结构进行表征,研究了该复合吸收剂的电磁性能和吸波效能。
以硫酸钴、硫酸亚铁为离子源,氢氧化钠为沉淀剂,采用化学沉淀法制备了CoFe2O4包覆羰基铁粉复合粒子。前驱体经过600℃热处理,生成了完整的CoFe2O4晶相;SEM照片显示,包裹层在羰基铁颗粒表面均匀分布,但是没有在羰基铁颗粒表面形成致密的包覆膜;热重分析表明,该方法制备的复合粒子在空气中的热稳定性好于原羰基铁粉。
以硫酸钴和硼氢化钠为主盐和还原剂,采用逐步滴加还原剂法控制氧化还原反应的进程,用化学镀工艺,制备了Co-B包覆羰基铁的壳-核式复合粉体,系统研究了主盐浓度、还原剂浓度、络合剂浓度、温度和装载量等因素对镀覆速度的影响,确定了最佳的工艺条件:主盐:18g·L-1,还原剂:1.0 g·L-1,络合剂:60 g·L-1,缓冲剂:4 g·L-1,装载量3 g·L-1,温度75℃,pH:13~13.5。对镀后的复合粉体进行SEM结合能谱分析表明,化学镀过程在羰基铁的球形颗粒表面形成了一层均匀的Co-B包覆层,为典型的壳-核式结构,镀后颗粒表面变得不光滑,有轻微的胞状突起。XRD显示该包覆层为非晶态。
测量了复合粉体/石蜡复合材料的电阻率。结果表明,该复合体系呈明显的渗流现象,突变点即渗流阀值分别位于22.86vol.%(原铁粉)和24.14vol.%(复合粉体)。根据渗流现象的基本原理,通过自建模型编制了导电粒子填充绝缘基体的电阻率的计算机程序,研究了点阵大小、导电粒子体积分数、导电粒子大小、导电粒子间的接触电阻对体系电阻率的影响。模拟计算该体系的渗流阀值为22%。相同体积分数下,填充相颗粒度和颗粒间的接触电阻是影响体系电阻率的主要因素,体系电阻率随接触电阻几乎线性增大,填充相粒径越小,体系电阻率越小。模拟结果与实测结果相符合,并且该模型可以应用于其他体系,对复合材料设计和研究有指导意义。
用Aglient阻抗分析仪及其附件测试了复合材料1~110MHz下的磁导率和介电常数。化学镀包覆改性后的复合粉体电磁参数的四个分量较原铁粉有所增大。研究了包覆层厚度、体积分数对电磁参数的影响:包覆层厚度增大,使电磁参数各分量有不同程度的增大;增大体积分数使电磁参数的各分量都增大,逐渐接近纯粉体的电磁参数。
用传输/反射法测量了复合体系在2~18GHz频段的微波电磁参数。研究了吸收剂体积分数、包覆层厚度对电磁参数的影响。化学镀前后粉体的电磁参数频谱特性相似,增大吸收剂的体积分数,复合材料的电磁参数各分量增大,频散特性逐渐明显;0.21μm的包覆层厚度使磁导率虚部达到最大。根据微波吸收材料的反射率计算模型,模拟计算了复合材料的微波反射率。增大吸收剂的体积分数,有利于增大吸波效果,但过大的体积分数会出现窄带高吸收。经化学镀包覆的复合粉体微波吸收特性好于原羰基铁粉,经过优化设计最佳的吸波涂层结构为:复合粉体包覆层厚度0.21μm,吸收剂40vol%,涂层厚度1.2mm,可以达到7.11~18.00GHz反射率低于-10dB。